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Title:
VALVE ELEMENT, METHOD FOR OPERATING THE VALVE ELEMENT, AND PROCESS VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/198620
Kind Code:
A1
Abstract:
A valve element (100) for a diaphragm valve (400) having a valve seat (102) is disclosed, wherein at least two walls (104, 106) of the valve element (100) converge on one another towards the valve seat (102), wherein the at least two walls (104, 106) at least partly delimit a common dry space (110), and wherein at least one of the walls (104, 106) comprises a recess (114, 116) which is closed fluid-tightly by a sensor device (124, 126) for providing at least one sensor signal (S_124, S_126).

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Inventors:
MAGEJ JOHANN (DE)
RUPP MARTIN (DE)
LECHMANN VADIM (DE)
BAUER MAXIMILIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/059227
Publication Date:
October 19, 2023
Filing Date:
April 06, 2023
Export Citation:
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Assignee:
GEMUE GEBR MUELLER APPBAU GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
F16K27/02; F16K7/12; F16K37/00
Foreign References:
US20170225021A12017-08-10
US8616234B22013-12-31
US20150219233A12015-08-06
Attorney, Agent or Firm:
DREISS PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche Ein Ventilkörper (100) für ein Membranventil (400) mit einem Ventilsitz (102) , wobei wenigstens zwei Wände (104, 106) des Ventilkörpers (100) hin zu dem Ventilsitz (102) aufeinander zulaufen, wobei die wenigstens zwei Wände (104, 106) zumindest abschnittsweise einen gemeinsamen Trockenraum (110) begrenzen, und wobei wenigstens eine der Wände (104, 106) eine Ausnehmung (114, 116) umfasst, welche mit einer Sensorvorrichtung (124, 126) zur Bereitstellung wenigstens eines Sensorsignals (S_124, S_126) fluiddicht verschlossen ist . Der Ventilkörper (100) gemäß dem Anspruch 1, wobei eine fluid-exponierte Sensorfläche (134, 136) der wenigstens einen Sensorvorrichtung (124, 126) einer die Sensorfläche (134, 136) umgebenden Innenkontur der zugeordneten Fluidkammer (142, 162) folgt. Der Ventilkörper (100) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der Ventilkörper (100) eine erste Öffnung (112) aufweist, welche zu dem Ventilsitz (102) führt bzw. den Blick auf diesen freigibt, und wobei der Ventilkörper (100) eine zweite, der ersten Öffnung (112) gegenüberliegende Öffnung (118) aufweist, welche in den Trockenraum (110) führt, und wobei die zweite Öffnung (118) mittels einer Abdeckung (120) verschlossen ist. Der Ventilkörper (100) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei die andere der Wände (106) eine weitere Ausnehmung (116) umfasst, welche mit einer weiteren Sensorvorrichtung (126) zur Bereitstellung wenigstens eines weiteren Sensorsignals (S_126) verschlossen ist. Der Ventilkörper (100) gemäß dem Anspruch 4, wobei die beiden Sensorvorrichtungen (124, 126) äquidistant zu dem stegförmigen Ventilsitz (102) angeordnet sind. Der Ventilkörper (100) gemäß dem Anspruch 4, wobei die Strömungsrichtung (SR) von einem ersten Fluidanschluss (140) ausgehend in Richtung eines zweiten Fluidanschlusses (160) orientiert ist, und wobei die dem ersten Fluidanschluss (140) zugewandte Sensorvorrichtung (124) näher an dem Ventilsitz (102) angeordnet ist als die von dem ersten Fluidanschluss (140) abgewandte Sensorvorrichtung (126) . Der Ventilkörper (100) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der Ventilkörper (100) eine Auswerteeinheit (170) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, eine weitere Größe (S_170) in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Sensorsignal (S_124) oder in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Sensorsignal

(S_124) und in Abhängigkeit von dem wenigstens einen weiteren Sensorsignal (S_126) zu ermitteln. Der Ventilkörper (100) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der Ventilkörper (100) eine Anzeigeeinheit (172) zur sichtbaren Darstellung der wenigstens einen weiteren Größe (S_170) und/oder des wenigstens einen Sensorsignals (S_124, S_126) umfasst. Der Ventilkörper (100) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der Ventilkörper () eine

Kommunikationsschnittstelle (174) , die insbesondere als drahtgebundene Schnittstelle mit einem Steckverbinder oder als Drahtlosschnittstelle ausgebildet ist, umfasst, die dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine weitere Größe (S_170) und/oder das wenigstens eine Sensorsignal (S 124, S 126) zu versenden. Der Ventilkörper (100) gemäß einem der vorigen Ansprüche, wobei der Ventilkörper (100) einen Kabelkanal

(130) aufweist, welcher aus dem Trockenraum (110) , insbesondere in Richtung eines Ventilantriebs (410) , also zur Seite der Öffnung 112, herausführt, und wobei innerhalb des Kabelkanals (130) wenigstens eine Leitung zur Führung des wenigstens einen Sensorsignals (S_124, S_126) und/oder der wenigstens einen weiteren Größe (S_170) angeordnet ist. Der Ventilkörper (100) gemäß dem vorigen Anspruch, wobei der Kabelkanal (130) den Trockenraum (110) und einen Anschlussbereich (132) für einen Ventilantrieb miteinander verbindet. Ein Verfahren zum Betreiben des Ventilkörpers (100) gemäß einem der vorigen Ansprüche, das Verfahren umfassend :

Ermitteln (432) eines Ist-Volumenstroms (Q) in Abhängigkeit von dem wenigstens einen einen ersten Medium-Druck repräsentierenden Sensorsignal (S_124) , in Abhängigkeit von dem wenigstens einen weiteren einen zweiten Medium-Druck repräsentierenden Sensorsignal (S_126) und in Abhängigkeit von einem eine Ist-Stellung (P) eines Absperrorgans des Prozessventils repräsentierenden Signals. Bereitstellen (434) , insbesondere Anzeigen und/oder Übermitteln, des Ist-Volumenstroms (Q) . Das Verfahren gemäß dem vorigen Anspruch, wobei das Verfahren ergänzend umfasst:

Empfangen (440) eines Soll-Volumenstroms (Q_set) für das Prozessventil (400) ;

Ermitteln (442, 444) einer Soll-Position (P_set) für die Ventilmembran (420) in Abhängigkeit von dem Ist- Volumenstrom (Q) und in Abhängigkeit von dem Soll- Volumenstrom (Q_set) ; und

Betreiben des Prozessventils (400) in Abhängigkeit von der ermittelten Soll-Position (P_set) . Das Verfahren gemäß dem Anspruch 12 ferner umfassend:

Ermitteln (450) eines auf summierten Volumens (V) in Abhängigkeit von dem ermittelten Volumenstrom (Q) ; und

Bereitstellen (452) , insbesondere Anzeigen und/oder Übermitteln, des auf summierten Volumens (V) . Ein Prozessventil (400) umfassend den Ventilkörper (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.

Description:
Titel : Ventilkörper , Verfahren zum Betreiben des

Ventilkörpers und Prozessventil

Beschreibung

Die Erfindung betri f ft einen Ventilkörper, ein Verfahren zum Betreiben des Ventilkörpers und ein Prozessventil .

Die Probleme des Standes der Technik werden durch einen Ventilkörper gemäß dem Anspruch 1 , durch ein Verfahren gemäß einem abhängigen Anspruch und durch ein Prozessventil gemäß einem weiteren abhängigen Anspruch gelöst .

Ein Aspekt der Beschreibung betri f ft den folgenden Gegenstand : Einen Ventilkörper für ein Membranventil mit einem Ventilsitz , wobei wenigstens zwei Wände des Ventilkörpers hin zu dem Ventilsitz aufeinander zulaufen, wobei die wenigstens zwei Wände zumindest abschnittsweise einen gemeinsamen Trockenraum begrenzen, und wobei wenigstens eine der Wände eine Ausnehmung umfasst , welche mit einer Sensorvorrichtung zur Bereitstellung wenigstens eines Sensorsignals fluiddicht verschlossen ist .

Der bereitgestellte Ventilkörper weist eine Reihe von Vorteilen auf . Zum einen baut die Sensorvorrichtung klein, da die Sensorik sich durch die Anordnung im Bereich des Trockenraums innerhalb einer Einhüllenden des den Ventilsitz umgebenden Fluidkanals bzw . Fluidkammer befindet . Zum anderen ist die Sensorvorrichtung nahe am Ventilsitz angeordnet , womit es erst möglich wird, die dynamischen Fluidprozesse in der Nähe des Sitzes zu beobachten .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass eine fluid-exponierte Sensorfläche der wenigstens einen Sensorvorrichtung einer die Sensorfläche umgebenden Innenkontur der zugeordneten Fluidkammer folgt .

Vorteilhaft ergeben sich somit keine strömungstechnischen Nachteile durch das Vorsehen der Sensorvorrichtung .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass der Ventilkörper eine erste Öf fnung aufweist , welche zu dem Ventilsitz führt bzw . den Blick auf diesen freigibt , dass der Ventilkörper eine zweite , der ersten Öf fnung gegenüberliegende Öf fnung aufweist , welche in den Trockenraum führt , und dass die zweite Öf fnung mittels einer Abdeckung verschlossen ist .

Vorteilhaft schützt die Abdeckung den Trockenraum und die dort angeordneten mit der Sensorvorrichtung assoziierten Komponenten vor Umwelteinflüssen und Manipulation . Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass die andere der Wände eine weitere Ausnehmung umfasst , welche mit einer weiteren Sensorvorrichtung zur Bereitstellung wenigstens eines weiteren Sensorsignals verschlossen ist .

Vorteilhaft kann somit beidseitig, insbesondere bei geschlossenem Ventil , eine j eweilige Messung erfolgen .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass die beiden Sensorvorrichtungen äquidistant zu dem stegförmigen Ventilsitz angeordnet sind .

Vorteilhaft ermöglicht die äquidistante Beabstandung der Sensorvorrichtungen in Bezug zu der Sitzkontur einen Betrieb des Ventilkörpers in beide Fließrichtungen, wobei die Sensorsignale auswertbar bleiben . Vorteilhaft funktioniert die Sensierung durch die symmetrische Anordnung also für beide möglichen Flussrichtungen . Mithin ist die Montage des Ventilkörpers vereinfacht , da es zumindest bezüglich der Sensorvorrichtungen keine Vorzugsrichtung gibt .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass die Strömungsrichtung von einem ersten Fluidanschluss ausgehend in Richtung eines zweiten Fluidanschlusses orientiert ist , wobei die dem ersten Fluidanschluss zugewandte Sensorvorrichtung näher an dem Ventilsitz angeordnet ist als die von dem ersten Fluidanschluss abgewandte Sensorvorrichtung .

Vorteilhaft wird die dem Zulauf zugewandte Sensorvorrichtung demnach näher am Ventilsitz , also auf der Anströmseite , platziert . Dort sind tendenziell für die Messung vorteilhaftere Druckverhältnisse , beispielsweise höhere Drücke als in der Umgebung, messbar, was die Messgenauigkeit insbesondere in Bezug zu Druckmessungen verbessert .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass der Ventilkörper eine Auswerteeinheit umfasst , welche dazu eingerichtet ist , eine weitere Größe in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Sensorsignal oder in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Sensorsignal und in Abhängigkeit von dem wenigstens einen weiteren Sensorsignal zu ermitteln .

Vorteilhaft findet durch die Auswerteeinheit eine Auswertung nahe am Ventilkörper statt , womit bereits eine aufbereitete weitere Größe im Bereich des Ventilkörpers zur Verfügung steht .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass der Ventilkörper eine Anzeigeeinheit zur sichtbaren Darstellung der wenigstens einen weiteren Größe und/oder des wenigstens einen Sensorsignals umfasst .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass der Ventilkörper eine Kommunikationsschnittstelle , die insbesondere als drahtgebundene Schnittstelle mit einem Steckverbinder oder als Drahtlosschnittstelle ausgebildet ist , umfasst , die dazu eingerichtet ist , die wenigstens eine weitere Größe und/oder das wenigstens eine Sensorsignal zu versenden .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass der Ventilkörper einen Kabelkanal aufweist , welcher aus dem Trockenraum, insbesondere in Richtung eines Ventilantriebs , also zur Seite der Öf fnung, heraus führt , wobei innerhalb des Kabelkanals wenigstens eine Leitung zur Führung des wenigstens einen Sensorsignals und/oder der wenigstens einen weiteren Größe angeordnet ist .

Vorteilhaft können so das Sensorsignal und/oder die von der Auswerteeinheit ermittelte weitere Größe von dem Trockenraum weggeführt werden, um an anderer Stelle ausgewertet oder angezeigt zu werden . Auf der anderen Seite kann so die Ventilstellung bzw . I st-Position des Absperrorgans , insbesondere der Ventilmembran, antriebsseitig über das wenigstens eine Sensorsignal abgegri f fen werden und zur Ermittlung des I st-Volumenstroms herangezogen werden .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass der Kabelkanal den Trockenraum und einen Anschlussbereich für einen Ventilantrieb miteinander verbindet .

Vorteilhaft kann die das Sensorsignal führende Leitung im Bereich des Anschlussbereichs für den Ventilantrieb kontaktiert und in Richtung Ventilantrieb und eine dort angeordnete Steuereinheit weitergeführt werden .

Ein Aspekt der Beschreibung betri f ft den folgenden Gegenstand : Ein Verfahren zum Betreiben des Ventilkörpers gemäß dem vorigen Aspekt das Verfahren umfassend : Ermitteln eines I st- Volumenstroms in Abhängigkeit von dem wenigstens einen einen ersten Medium-Druck repräsentierenden Sensorsignal , in Abhängigkeit von dem wenigstens einen weiteren einen zweiten Medium-Druck repräsentierenden Sensorsignal und in Abhängigkeit von einem eine I st-Stellung eines Absperrorgans des Prozessventils repräsentierenden Signals , und Bereitstellen, insbesondere Anzeigen und/oder Übermitteln, des I st-Volumenstroms .

Ein anderes vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass das Verfahren umfasst : Ermitteln eines auf summierten Volumens in Abhängigkeit von dem ermittelten Volumenstrom; und Bereitstellen, insbesondere Anzeigen und/oder Übermitteln, des auf summierten Volumens .

Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus , dass das Verfahren ergänzend umfasst : Empfangen eines Soll- Volumenstroms für das Prozessventil ; und Ermitteln einer Soll- Position für die Ventilmembran in Abhängigkeit von dem I st- Volumenstrom und in Abhängigkeit von dem Soll-Volumenstrom .

In der Zeichnung zeigen :

Figuren 1 bis 3 j eweils ein Beispiel eines Ventilkörpers ; und

Figur 4 in schematischer Form ein Prozessventil und ein Blockdiagramm zum Betreiben des Ventilkörpers oder des Prozessventils .

Figur 1 zeigt in einem Längsschnitt einen Ventilkörper 100 für ein Membranventil mit einem Ventilsitz 102 , welcher eine stegförmige konkave Kontur aufweist . Zwei Wände 104 , 106 des Ventilkörpers 100 laufen ausgehend von einem dem Ventilsitz 102 gegenüberliegenden Boden einer j eweiligen Fluidkammer 142 , 162 hin zu dem Ventilsitz 102 aufeinander zu, wobei die wenigstens zwei Wände 104 , 106 zumindest abschnittsweise einen gemeinsamen Trockenraum 110 begrenzen . Die Wände 104 , 106 umfassen eine j eweilige Ausnehmung 114 , 116 , welche mit einer zugeordneten Sensorvorrichtung 124 , 126 zur Bereitstellung wenigstens eines Sensorsignals S_124 , S_126 fluiddicht verschlossen ist .

Ein erster Fluidanschluss 140 führt in die erste Fluidkammer 142 . Ein zweiter Fluidanschluss 160 führt in die zweite Fluidkammer 162 . Die stegartig konvex verlaufende Sitzkontur des Ventilsitzes 102 trennt die zwei Fluidkammern 142 und 162 voneinander . Die Wände 104 und 106 verbinden den Ventilsitz 102 mit einer dem Ventilsitz 102 gegenüberliegenden Wand 144 , 164 der j eweiligen Fluidkammer 142 , 162 . Die zwei Wände 104 , 106 laufen also im gezeigten Längsschnitt des Ventilkörpers 100 bzw . in einem zum Verlauf des stegartigen verlaufenden Ventilsitzes 102 lotrechten Schnitt insbesondere spitz zu und tref fen damit im Ventilsitz 102 aufeinander . In der entgegengesetzten Richtung gehen die Wände in Wandungen der Fluidkanäle , welche parallel zur Mittenlängsachse M verlaufen, über .

Eine j eweilige fluid-exponierte Sensorfläche 134 , 136 der Sensorvorrichtung 124 , 126 folgt einer die Sensorfläche 134 , 136 umgebenden Innenkontur der zugeordneten Fluidkammer 142 , 162 . Beispielsweise schließt die Sensorfläche 134 , 136 bündig mit der umgebenden Innenfläche der Fluidkammer 142 , 162 ab . Im gezeigten Beispiel ist die Sensorfläche 134 , 136 flach .

Eine gedachte Hauptströmungsrichtung SR in einer Fluidkammer 142 , 162 oder eine zur Mittenlängsachse M parallele Achse und die fluid-exponierte Sensorfläche 134 , 136 der Sensorvorrichtung 124 , 126 schließt in einem zum Verlauf des Ventilsitzes 102 lotrechten Schnitt beispielsweise einen Winkel zwischen 20° und 45°, insbesondere zwischen 30° und 40°, ein. Damit ist die Sensorfläche 134, 136 zur zugeordneten Hauptströmungsrichtung schräggestellt. Vorteilhaft liegt die Sensorfläche 134, 136 so im Fluidstrom, sodass Messwerte im oder nahe des Hauptströmungsbereichs erfasst werden können. Zum anderen sind die Sensorf lächen 134, 136 durch ihre Schrägstellung zur zugeordneten Hauptströmrichtung in für eine Differenzdruckmessung günstigen Strömungsbereichen positioniert .

Der Ventilkörper 100 umfasst eine erste Öffnung 112, welche zu dem Ventilsitz 102 führt bzw. den Blick auf diesen freigibt. Der Ventilkörper 100 umfasst eine zweite, der ersten Öffnung 112 gegenüberliegende Öffnung 118, welche in den Trockenraum 110 führt, wobei die zweite Öffnung 118 mittels einer Abdeckung 120 verschlossen ist. Der von den Fluidkammern 142, 162 getrennte Trockenraum 110 weist also die verschließbare zweite Öffnung 118 auf, welche in den Trockenraum 110 und zu einer Trockenseite der jeweiligen Sensorvorrichtung 124, 126, insbesondere zu einem elektrischen Kontakt der jeweiligen Sensorvorrichtung 124, 126, führt.

Der Trockenraum 110 erstreckt sich ausgehend von der Öffnung 118 über die Mittenlängsachse M einer Fluidkammer 142, 162 hinweg bis zu einem Boden 111. Der Boden 111 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilsitzes 102 angeordnet.

Im geschlossenen Zustand der Abdeckung 120 wird der Trockenraum 110 von den Wänden 104 und 106, der Abdeckung sowie von den Sensorvorrichtungen 124 und 126 begrenzt. Im gezeigten Beispiel ist die Abdeckung 120 haubenartig ausgeführt. Selbstverständlich kann die Abdeckung 120 auch flach, insbesondere scheibenartig ausgeführt sein, um den Bauraum zu sparen .

Im Falle der in Figuren 1 und 2 gezeigten zwei Sensorvorrichtungen 124 , 126 umfasst die andere der Wände 106 die weitere Ausnehmung 116 , welche mit der weiteren Sensorvorrichtung 126 zur Bereitstellung wenigstens eines weiteren Sensorsignals S_126 verschlossen ist . In Figur 1 sind die beiden Sensorvorrichtungen 124 , 126 äquidistant zu dem stegförmigen Ventilsitz 102 angeordnet . Die erste und die zweite Sensorvorrichtung 124 , 126 sind also symmetrisch zu einer von der Sitzkontur des Ventilsitzes 102 und von einer Stellachse S auf gespannten, gedachten Mittenebene angeordnet .

Der Ventilkörper 100 umfasst eine Auswerteeinheit 170 , welche dazu eingerichtet ist , eine weitere Größe S_170 in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Sensorsignal S_124 oder in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Sensorsignal S_124 und in Abhängigkeit von dem wenigstens einen weiteren Sensorsignal S_126 zu ermitteln .

Der Ventilkörper 100 umfasst eine Anzeigeeinheit 172 zur sichtbaren Darstellung der wenigstens einen weiteren Größe S_170 und/oder des wenigstens einen Sensorsignals S_124 , S_126 .

Der Ventilkörper 100 umfasst eine Kommunikationsschnittstelle 174 , die beispielsweise als drahtgebundene Schnittstelle mit einem Steckverbinder oder als Drahtlosschnittstelle ausgebildet ist . Die Kommunikationsschnittstelle 174 ist dazu eingerichtet , die wenigstens eine weitere Größe S_170 und/oder das wenigstens eine Sensorsignal S_124 , S_126 zu versenden . Die weitere Größe S_170 ist beispielsweise ein I st- Volumenstrom oder eine Durchflussrichtung .

Im gezeigten Beispiel ist die Auswerteeinheit 170 innerhalb eines Raumes angeordnet , welcher durch den Trockenraum 110 und die Abdeckung 120 definiert wird . Alternativ kann die Auswerteeinheit 170 auch außerhalb dieses Raumes angeordnet sein, beispielsweise im Bereich des Antriebs oder entfernt vom Membranventil , oder innerhalb von dem Trockenraum 110 .

Zur Energieversorgung weist der Ventilkörper 100 einen Akkumulator 176 oder eine Batterie auf . Alternativ oder zusätzlich kann eine leitungsgebundene Energieversorgung vorgesehen sein .

In einem Beispiel findet eine autarke Energiegewinnung aus Temperaturunterschieden des Ventilkörpers statt , um die Auswerteeinheit 170 bzw . den Akkumulator 176 mit elektrischer Energie zu versorgen .

Im gezeigten Beispiel weist der Ventilkörper 100 einen Kabelkanal 130 auf , welcher aus dem Trockenraum 110 , insbesondere in Richtung eines Ventilantriebs 410 , also zur Seite der Öf fnung 112 , heraus führt . Der Kabelkanal 130 verbindet den Trockenraum 110 und einen Anschlussbereich 132 für den Ventilantrieb miteinander . Innerhalb des Kabelkanals 130 ist wenigstens eine Leitung zur Führung des wenigstens einen Sensorsignals S_124 , S_126 und/oder der wenigstens einen weiteren Größe S_170 angeordnet . Zusätzlich kann eine Energieversorgungsleitung über den Kabelkanal 130 geführt sein . Der Anschlussbereich 132 umrahmt die Öf fnung 112 . Zwischen dem Anschlussbereich 132 und der Öf fnung 112 ist ein Klemmabschnitt 136 in Form einer Fläche angeordnet , an die eine Membran im äußeren Klemmbereich angedrückt wird und die Dichtheit nach außen herstellt . Der Klemmabschnitt 136 ist in Richtung der Öf fnung 112 erhaben ausgeführt .

In einem Beispiel umfasst die j eweilige Sensorvorrichtung 124 , 126 wenigstens einen oder mehrere der folgenden weiteren Sensoren : Einen Drucksensor zur Bereitstellung des einen Prozessmedium-Druck repräsentierenden Sensorsignals , einen Temperatursensor zur Bereitstellung des eine Prozessmedium- Temperatur repräsentierenden Sensorsignals , einen Trübungssensor zur Bereitstellung des eine Trübung des Prozessmediums repräsentierenden Sensorsignals , einen Leitfähigkeitssensor zur Bereitstellung des eine Leitfähigkeit des Prozessmediums repräsentierenden Sensorsignals , einen PH- Sensor zur Bereitstellung des einen PH-Wert des Prozessmediums repräsentierenden Sensorsignals , einen Farbsensor zur Bereitstellung des eine Farbe des Prozessmediums repräsentierenden Sensorsignals . Die Position der voran genannten weiteren Sensoren kann von den Position 134 und 136 abweichen . Für die genannten Messgrößen kann sich die Position des j eweiligen weiteren Sensors auch entfernt von den Schrägen im Fluidraum 143 / 162 befinden .

Figur 2 zeigt im Unterschied zur Figur 1 , dass die Sensorvorrichtungen 124 , 126 unterschiedlich weit von dem Ventilsitz 102 beabstandet sind . Die Strömungsrichtung SR ist von dem ersten Fluidanschluss 140 ausgehend in Richtung des zweiten Fluidanschlusses 160 orientiert . Die dem ersten Fluidanschluss 140 zugewandte Sensorvorrichtung 124 ist näher an dem Ventilsitz 102 angeordnet als die von dem ersten

Fluidanschluss 140 abgewandte Sensorvorrichtung 126 .

Selbstverständlich kann die j eweilige Position der Sensorvorrichtungen 124 , 126 von den gezeigten Positionen abweichen . So kann beispielsweise eine der Sensorvorrichtungen 124 , 126 von dem Trockenraum 110 entfernt angeordnet sein oder der Ort der Anordnung in Bezug zum Trockenraum 110 und in Bezug zum Dichtsteg 102 variieren . Insbesondere wird die Position der j eweiligen Sensorvorrichtung 124 , 126 auf die erwarteten Strömung- und Druckverhältnisse des den Dichtsteg 102 umgegeben Fluidkanals und dessen Innenkontur angepasst .

Figur 3 zeigt im Unterschied zur Figur 1 und 2 , dass lediglich eine einzige Sensorvorrichtung 124 vorhanden und dem Trockenraum 110 zugeordnet ist . Dargestellt ist eine Betriebsart , bei der die Sensorvorrichtung 124 auf der Anströmseite angeordnet ist .

In einem nicht gezeigten Beispiel wird die Sensorvorrichtung 124 auf der gegenüberliegenden Seite des Dichtstegs 102 angeordnet , also in Strömungsrichtung nach dem Dichtsteg 102 . Diese Aus führungs form ist beispielsweise dann vorteilhaft , wenn der Druck auf der Anströmseite anderweitig bekannt und beispielsweise durch eine weitere Sensorvorrichtung auf der Anströmseite , welche vom Trockenraum 110 entfernt angeordnet ist , ermittelt wird .

Figur 4 zeigt das Prozessventil 400 in schematischer Form und ein Blockdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben des Prozessventils 400 bzw . zum Betreiben des Ventilkörpers 100 mittels der Auswerteeinheit 170 . Die Auswerteeinheit 170 ist beispielsweise an einer Position 170a, also am Ventilkörper 100 gegenüberliegend dem Ventilantrieb 410 , oder an der Position 170b, also an oder in der Nähe des Ventilantriebs 410 , angeordnet .

Eine Position einer von einem Ventilantrieb 410 angetriebenen Ventilmembran 420 bestimmt gemeinsam mit dem Ventilsitz 102 des Ventilkörpers 100 einen wirksamen Öf fnungsquerschnitt des Prozessventils 400 . Eine Empfangseinheit 436 empfängt eine I st-Stellung P einer Ventilmembran 420 des Prozessventils 400 oder des Ventilantriebs 410 . Alternativ kann auch ein andere die I st-Stellung P repräsentierende Größe verwendet werden wie beispielsweise der nachfolgend erläuterte Parameter P_set .

Eine Ermittlungseinheit 432 ist dazu eingerichtet , einen I st- Volumenstroms Q in Abhängigkeit von dem wenigstens einen ersten Medium-Druck repräsentierenden Sensorsignal S_124 und in Abhängigkeit von dem wenigstens einen weiteren einen zweiten Medium-Druck repräsentierenden Sensorsignal S_126 und einem Signal , welches eine I st-Stellung P des Absperrkörpers , also der Membran 420 , repräsentiert , zu ermitteln . Eine Bereitstellungseinheit 434 ist insbesondere zum Anzeigen und/oder zum datentechnischen Übermitteln des I st- Volumenstroms Q eingerichtet . Der I st-Volumenstrom Q wird also in Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Prozessmedium- Druck, insbesondere einer Di f ferenz der beiden Drücke , und in Abhängigkeit von einer Ventilstellung bzw . I st-Stellung P ermittelt .

Für kompressible Medien wird bei der vorigen Ermittlung zusätzlich eine Dichte Rho des Prozessmediums und eine erfasste Temperatur des Prozessmediums , welche über wenigstens eine der Sensorvorrichtungen 124 , 126 bereitgestellt wird, ermittelt . In einem Beispiel kann die Temperatur auch als fest angenommen werden . Für nicht-kompressible Medien kann die Berücksichtigung der vorgenannten Parameter entfallen, weshalb diese Signalpfade gestrichelt dargestellt sind .

Die Ermittlungseinheit 432 grei ft zur Ermittlung des I st- Volumenstroms auf vorab ermittelte Daten zu, welche auf einer Speichereinheit M abgelegt sind . Die vorab ermittelten Daten umfassen beispielsweise ein Ventilkörper-spezi fisches Kennfeld, eine maschinen-trainierte Funktion oder umfasst Parameter einer Funktion, um den I st-Volumenstrom Q aus den dem Block 432 zugeführten Eingangsdaten zu ermitteln .

Neben der Prozessventil-nahen Ermittlung, Darstellung und datentechnischen Übermittlung des I st-Volumenstroms Q gibt es weitere Anwendungss zenarien für den ermittelten I st- Volumenstrom Q, deren Signalpfade gestrichelt dargestellt sind .

Für eine Volumenstromregelung empfängt eine Empfangseinheit 440 einen Soll-Volumenstrom Q_set für das Prozessventil 400 . Dieser kann beispielsweise am Prozessventil 400 manuell eingegeben werden oder von einer zentralen Anlagensteuerung vorgegeben werden . Für die Regelung des Volumenstroms wird eine Di f ferenz D des I st-Volumenstrom Q und des Soll- Volumenstroms Q_set an der Additionsstelle 442 ermittelt . In Abhängigkeit von der Di f ferenz D ermittelt ein Regler 444 die Soll-Position P_set bzw . ein Stellsignal für den Antrieb 410 .

Ein weiteres Beispiel umfasst eine Volumenzählung . Diese umfasst ein Ermitteln 450 eines auf summierten Volumens V in Abhängigkeit von dem ermittelten Volumenstrom Q über der Zeit . Der ermittelte Volumenstrom V wird dann bereitgestellt 452 , insbesondere über ein Display dargestellt und/oder an eine andere Einheit der Anlage übermittelt .

In einem Beispiel wird die Fließrichtung in Abhängigkeit von den Sensorsignalen S_124 , S_126 , welche einen j eweiligen Fluiddruck repräsentieren, ermittelt . Dies kann durch eine einfache Di f ferenzbildung erfolgen . I st der Betrag positiv, so liegt eine erste Fließrichtung vor, ist der Betrag negativ, so liegt eine zweite Fließrichtung vor . Die Fließrichtung kann beispielsweise am Ventilkörper oder am Ventil mittels der Anzeigeeinheit angezeigt werden .

In einem weiteren Beispiel wird eine Fließgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Sensorsignalen S_214 , S_126 ermittelt . Über den ermittelten Fluiddruck und die Verwendung der Navier- Stokes-Gleichungen oder eine diese repräsentierende Funktion wird die Strömungsgeschwindigkeit bzw . Fließgeschwindigkeit ermittelt . In einem Beispiel wird die Fließgeschwindigkeit am Ventilkörper oder am Ventil mittels der Anzeigeeinheit angezeigt werden .

Weitergehend kann die Ermittlung des durch den Ventilkörper 100 geflossenen Volumens V dazu verwendet werden, eine Dosierung des Prozess fluids vorzunehmen . Hierzu wird an eine Einheit 460 ein Abfüllvolumen V_set übermittelt 462 . Die Einheit 460 beobachtet den aktuellen Wert des Volumens V . Wird das Abfüllvolumen V_set durch das aufsummierte Volumen V erreicht , dann ermittelt die Einheit 460 das Signal P_Set zum Schließen des Prozessventils 400 und setzt über ein Reset- Signal RES das aufsummierte Volumen auf Null zurück . Über ein erneutes Anlegen des Abfüllvolumens V_set oder ein separates Signal wird ein erneuter Abfüllvorgang gestartet .